丹江流域土壤全氮空间变异特征及其影响因素——以陕南张地沟小流域为例

以商州区张地沟小流域为例,采用GIS与地统计学相结合的方法,对表层土壤全氮的空间变异特征及其影响因素进行研究.结果表明:张地沟小流域土壤全氮平均质量分数为0.986 g/kg,变异系数为24.14％,属于中等程度变异;土壤全氮具有强烈的空间自相关性,主要由结构性因素引起;空间分布上呈现斑块状和带状格局;不同土地利用类型土壤全氮质量分数顺序为农地＞果园＞林地＞荒草地;土壤全氮质量分数在不同高程间具有显著差异,随高程和坡度的增加而降低;阳坡与半阴坡方向上土壤全氮质量分数分别为最高和最低.研究结果可为丹江流域农业结构调整、土壤全氮有效利用和水质清洁提供科学依据.     

柴河流域典型景观类型土壤氮磷含量的空间变异特征

为了从流域尺度了解柴河流域土壤氮、磷含量的空间变异特征,在柴河流域选择6个景观类型,并根据每个景观类型内不同土地利用方式及景观位置,共进行了72个样点的表层土壤采集,并对土壤有机质、氮、磷含量进行了测定。结果表明,磷素主要以磷矿区及富磷区林地区域含量较高,其中磷矿区土壤全磷含量平均高达20 g/kg,富磷区林地有效磷含量平均为3 687.7 mg/kg;而氮素则表现为沟渠和柴河河道底泥的含量较高,柴河底泥中全氮及碱解氮含量高达2.99 g/kg和631.8 mg/kg。相同景观类型下不同土地利用方式土壤氮磷含量在富磷区、坡耕地及坝平地均表现出较高的差异。嵌套方差分析表明景观类型及土地利用方式或所处的景观位置对土壤有机质及氮磷含量均具有显著的影响。以上结果表明柴河流域内土壤养分含量空间变异程度较高,不同景观类型和土地利用方式共同决定了土壤氮磷含量的变异。因此,在面源污染输移风险评估及防控时应同时结合景观类型及土地利用类型进行分析,并在此基础上探讨主要影响因素。     

基于不同土壤分类系统的土壤景观格局分析——以我国西北黑河流域中游地区为例

对土壤景观格局进行的研究多是基于发生分类土壤图或通过参比转换得到的系统分类土壤图,尚无通过土壤系统分类调查直接得到的土壤图为基础进行相关研究的报道。本文依据目前可获得的我国西北黑河流域中游的20世纪80年代形成的发生分类土壤图和2012年及2013年通过系统调查采样形成的1︰50万系统分类土壤图,进行土壤景观格局分析对比。结果表明:无论系统分类还是发生分类,从类型水平来看,土壤的破碎化程度不高,被分割程度小、连通性高,土壤类型斑块形状偏简单;从景观水平来看,景观异质性较大,土壤类型数目较多,各土壤类型所占比例较均匀,土壤类型具有一定程度的积聚,土壤类型的连通度较高。与发生分类土壤图相比,系统分类的土壤类型斑块数较多,多样性指数和均匀度指数较高,蔓延度指数较低,说明在一定尺度和区域上,系统分类能更多地反映土壤类型空间上的差异,制图精度更高。     

土壤重金属铅的空间变异性研究——以重庆市吴滩镇为例

采用地统计学方法研究重庆吴滩镇土壤中重金属Pb的空间变异特性结果表明,该区土壤重金属Pb具有显著空间结构性特点,小尺度明显受施肥、作物和管理水平等人为因素的影响,且空间分布无明显变化规律;而中尺度具有一定渐变性分布规律。受耕作管理措施和酸性有水环境因素影响,水稻土中Pb含量明显高于紫色土。该区土壤中Pb含量低于国家1级标准的占29.79%,低于国家2级标准的占70.21%,其中属轻度污染的占49.16%,中度污染的占21.05%。     

空间插值方法在土壤养分评价中的应用——以滩小关水源地评价为例

以地理信息系统技术和传统技术相结合,定性与定量相结合,用系统论和对比分析的方法调查,分析,评价了滩小关水源地土壤养分质量状况,并针对其中存在的问题提出了建议。其中,利用GPS快速准确地测到带有坐标记录的采样点,利用ArcviewGIS对采样点进行空间插值获取土壤养分等级空间分布图并进行了科学的分析。结果表明:研究区土壤养分含量缺乏,尤其氮磷养分不足,有机质含量不高。     

典型工业城市土壤黑碳含量、分布特征及来源分析——以黄石市为例

以黄石市3种不同类型土壤(红壤土、潮土、水稻土)为研究对象,采用热光反射法测定土壤中黑碳、焦炭和烟炱含量,研究有机碳、黑碳、焦炭和烟炱的空间分布特征,同时分析黑碳、焦炭、烟炱与有机碳之间的相互关系及黑碳的可能来源。结果表明:黄石市表层土壤中黑碳含量的变化范围为0.01~5.79 g/kg,平均值为1.06 g/kg。其中水稻土黑碳含量最高,潮土次之,红壤最低。黑碳在有机碳中所占比例的变化范围为0.53%~89.54%,平均值为25.29%,说明黑碳对土壤有机碳库有较大的贡献。不同土壤类型黑碳/总有机碳(BC/TOC)比值存在较大的差异,红壤BC/TOC平均值最大(36.70%),其次为水稻土(25.25%),潮土最低(18.25%),这可能与土壤质地有关。黑碳、焦炭与烟炱含量和BC/TOC比值的空间变异性与区域的产业结构及工业布局有关。黑碳、焦炭与烟炱含量之间呈显著正相关,说明它们可能有共同的来源。焦炭/烟炱比值(char/soot)分析结果表明土壤中的黑碳受人为源的影响很大,主要来源于化石燃料燃烧(工业燃煤及机动车尾气排放)。     

江淮丘陵地区土壤养分空间变异特征——以安徽省定远县为例

以安徽省江淮丘陵地区的定远县为例,利用测土配方施肥获取的1 401个农田表层样点数据,运用地统计学方法和GIS技术研究了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量的空间变异特征及其影响因素。结果表明,定远县SOM含量为17.74 g/kg,TN含量为1.04 g/kg,AP含量为13.45 mg/kg,AK含量为115.00 mg/kg,属中等水平。变异系数介于28.85%~73.38%,属中等变异强度。地统计分析表明,定远县土壤养分的变异函数符合指数模型,具有中等强度的空间自相关性,SOM和TN的空间自相关性稍强。土壤养分在空间上呈块状分布,SOM、TN和AK的空间分布总体上东南高、西北低;AP总体上西高东低。土壤养分空间变异主要受地形和土壤类型影响。     

土壤盐分和含水量的空间变异性及其CoKriging估值——以黄河三角洲地区典型地块为例

以黄河三角洲地区典型地块为研究区，运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了不同深度土层盐分和含水量的空间变异特征。结果表明：研究区土壤盐分和含水量普遍较高，土壤表层积盐作用明显；各层土壤盐分均属于中等变异强度，土壤含水量除表层为中等变异强度外，其余各层为弱变异强度；受结构性因素和随机性因素的共同作用，各土层盐分和含水量均具有中等的空间相关性。对Kriging插值结果分析表明，研究区各土层盐分和含水量在一定的范围内均存在着空间上的相关性和变异性，表层土壤盐分和含水量的空间分布主要受微地形和气候条件的影响，地下水性质是主导深层土壤盐分及含水量空间分布的主要因素。分别采用表层土壤盐分及相应土层含水量对深层土壤盐分进行CoKriging估值，均能提高估值精度，采用表层土壤盐分对深层土壤盐分进行CoKriging估值的精度要明显高于采用土壤含水量，其估计方差减少百分数最大达到167．36％。     

基于地统计学和GIS的太湖典型地区土壤属性制图研究——以土壤全氮制图为例

在地理信息系统(GIS)支持下，运用地统计学方法对太湖典型地区耕层土壤全氮含量的空间变异特征进行分析，探讨了适用于研究区域土壤全氮制图的最佳邻域，并在此基础上利用块段克立格(Block Kriging)法绘制了土壤全氮含量空间分布图。结果表明，土壤全氮的空间变异性在40km步长变化域上表现为明显的各向同性，超出这个范围，土壤全氮空间变异的各向异性明显增强，以40km步长变化域上土壤全氮的空间结构特征作为Kriging插值依据有助于提高制图精度。制图结果表明，研究区域土壤全氮含量在江阴和宜兴两市境内普遍较高，锡山和武进两市相对较低；且高值斑块区主要分布在地势低洼的圩田区，这是人为施肥和土壤特性共同影响的结果。Kriging估值标准差分布图可为评价和提高制图精度提供十分有用信息。     

淮北平原农田土壤养分空间变异特征——以安徽省蒙城县为例

以安徽省淮北平原的蒙城县为例,利用测土配方施肥获取796个农田表层样点数据(0~20 cm),运用地统计学方法研究了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量的空间变异特征及其影响因素。结果表明,蒙城县SOM含量为17.14±2.70 g kg~(-1),TN含量为0.85±0.14 g kg~(-1),AP含量为16.63±9.66 mg kg~(-1),AK含量为129.63±35.24 mg kg~(-1),属中等水平。变异系数介于15.75%~58.09%,属中等变异强度。地统计分析表明,蒙城县土壤养分的变异函数符合指数模型,具有中等强度的空间自相关性。SOM和TN的空间自相关性稍强,AP和AK的空间自相关性稍弱。土壤养分在空间上呈块状分布,SOM、TN和AK的空间分布总体上北高南低、在东南—西北方向上变异较强,在西南—东北方向上变异较弱。AP含量总体上由北到南,先降低再升高。     

南疆果园滴灌条件下土壤盐分的空间异质性分析——以农十四师224团典型地块为例

土壤盐渍化是制约干旱半干旱地区农业生产的主要障碍因子之一,在新疆,尤其是南疆,盐渍化更为严重。系统认识和掌握盐渍土的空间变异特征对于治理改良盐渍土和土壤盐渍动态变化研究具有重要意义。基于区域变量理论,在GIS和地统计学技术支持下,通过地统计学的半变异函数和Kriging空间插值,以南疆和田地区农十四师224团为研究区,定量分析了试验区内不同层次土壤盐分的空间变异特征。结果表明:140~180 cm土层土壤盐分含量半方差函数的理论分布模型属于指数模型,其它各层属于球状模型;各土层含盐量在一定的区域范围内具有空间结构特征,都呈中等强度空间自相关性;由kriging插值可知,各土层含盐量的空间分布主要表现为条带状伴有斑块状分布。总体来说,试验区土壤盐渍化与次生盐渍化的防治是近期农业管理中所必须考虑的重要因素。     

景观复杂地区土壤有机质变异的多尺度特征——以河南省登封市土壤为例

为研究景观复杂地区土壤有机质变异的尺度特征,以河南省登封市为研究区,探讨了该市土壤有机质在不同尺度、不同景观类型区的变异特征。结果表明:(1)2 km采样间距的大尺度土壤有机质平均含量和变异系数分别为20 g kg-1和44.8%;200、300、300和500 m间距的小尺度4个景观类型区:紫色土区、中山石英砂岩区、山前洪积扇区和低山丘陵洪积物母质区,有机质平均值和变异系数分别为15.72、15.53、26.00、18.98 g kg-1和29.9%、26.21%、16.04%、35.41%。(2)不同尺度、不同景观类型区土壤有机质的半方差函数,在块金值、基台值和变程等参数上有较大差异。(3)大尺度土壤有机质与高程因子、坡向因子呈极显著和显著相关性,与坡度相关性不明显;除了低山丘陵洪积物母质区与高程因子极显著相关外,小尺度土壤有机质在紫色土区、中山石英砂岩区和山前洪积扇区均和高程、坡度、坡向无显著相关性。     

不同采样尺度下土壤碱解氮空间变异性研究——以榆树市农田土壤为例

在精准农业的实施过程中,研究如何用较少的样本来反映田间信息的空间变异规律,再用科学的插值方法进行插值和预估是精准农业研究中的一个关键问题。以东北典型黑土区——吉林省榆树市为研究区域,在榆树市弓棚镇13号村内选择相对平整的地块进行土壤采样并测试其土壤养分。在对原始采样格网点按一定的样点间隔和布局进行抽取的基础上,利用克里格插值方法和BP神经网络方法分别进行空间插值,比较不同采样尺度（40m×40m,56m×56m,80m×80m,113m×113m,160m×160m五个尺度）对空间插值精度的影响。结果表明:（1）随着采样尺度的增大,碱解氮的空间结构系数C/（C₀+C）有减小的趋势,表明采样间距以内的不可估计误差逐渐增大,其空间结构的表现能力在逐渐减弱;（2）Kriging插值精度总体优于BP神经网络,随着采样尺度的增加,两种模型的模拟精度都有所下降,BP神经网路的插值精度和Kriging模型的插值精度的差距逐渐减小;（3）两种模型在113m×113m尺度上插值精度都发生了突变,如考虑碱解氮的空间变异规律和经济因素,碱解氮的最佳采样尺度应在80～113m。     

结合空间句法的流域生态网络构建——以滇池流域为例

[目的]识别滇池生态廊道并识别生态节点及障碍点,进而优化流域生态网络,为滇池流域生态迁徙廊道维护和提升生态功能提供借鉴。[方法]以滇池流域为例,结合MSPA和电路理论识别研究区内的生态源地以及夹点、障碍区并构建生态网络,同时引入空间句法量化道路网对电阻力面进行优化,并与优化后电阻力面以及生态网络进行对比探究道路网对生态网络的影响。[结果](1)研究区整体生态源地面积比例相对较高,提取17处生态源地面积101 248 hm²占研究区总面积的34.7%,主要位于北部山地以及中部环滇池区;(2)优化后的电阻力面高阻力区由四周向主城区转移,并且廊道由35条增加至41条,总长度由185.9 km增加至216.2 km,网络闭合度、连接度、连通率分别提高0.20,0.35,0.13;(3)通过廊道宽度阈值分析将廊道宽度确定为600 m,并提取生态夹点15 116 hm²和生态障碍区71 875 hm²共同组成滇池流域生态安全网络。[结论]滇池流域生态斑块形体破碎化明显,其分布呈现出北部生态源地密集、南部稀疏的特点。高等级、流量大的道...     

流域侵蚀控制度的概念与计算方法——以王茂沟流域为例

文章将流域最小可能土壤侵蚀模数与实际土壤侵蚀模数的比值定义为流域侵蚀控制度,并以王茂沟流域为例说明计算方法。结果表明：王茂沟流域水土保持措施容量下的流域最小可能土壤侵蚀模数为2573t／（km^2·a）;使用王茂沟流域2004年土地利用图,计算得出王茂沟流域实际土壤侵蚀模数为7413t／（km^2·a）,王茂沟流域侵蚀控制度为0．35,造成王茂沟流域2004年流域侵蚀控制度较低的原因是王茂沟流域还存在一定数量的坡耕地以及林地面积较少。建议将流域停饨榨制摩作为评价流域水土保持现状的指标。     

基于SI-Albedo特征空间的干旱区盐渍化土壤信息提取研究——以克里雅河流域绿洲为例

选取塔里木南缘克里雅河流域绿洲为研究靶区,利用Landsat-ETM+卫星图像数据和野外调查数据分析盐渍化土壤与地表反照率(Albedo)、土壤盐分指数(SI)之间的关系。回归分析发现,盐渍化土壤在SI-Albedo特征空间分布具有显著规律,即非盐渍化土壤呈团状分布;轻、中度盐渍化土壤具有线性分布特征;非盐渍化土壤与轻度盐渍化土壤分异明显。结合分异规律,编制分类算法模型,得到研究区盐渍化土壤信息提取结果,并与传统监督最大似然分类法结果进行对比分析。结果表明,在SI-Albedo特征空间中定量快速提取盐渍化土壤信息的总体效果较好,对准确且自动提取干旱区盐渍化土壤信息以及区域尺度盐渍化遥感监测研究具有重要意义。     

典型岩溶区小流域土壤流失量估算研究——以桂林寨底地下河流域为例

为研究岩溶区小流域土壤流失状况,以桂林寨底地下河流域为研究对象,以研究区土地利用为基础,采用多元数据集成的方法,将地理信息系统、遥感技术与修正的通用土壤流失方程相结合,估算岩溶区小流域土壤流失量。结果表明,流域平均土壤侵蚀模数为515.38 t/(km2.a),属于中度侵蚀,年均土壤流失总量为17 007.74 t,强烈及以上土壤流失面积仅占全流域总面积的10.05%,但土壤流失量却占流域土壤流失总量的79.75%。估算结果为岩溶区小流域水土流失研究和治理提供了重要的数据参考。     

基于GIS的典型岩溶流域土地利用变化分析——以云南省小江流域为例

在GIS支持下,利用云南小江流域两期土地利用图形数据叠加分析,得到土地利用变化图和土地利用转移矩阵。结果发现,1982—2003年全流域610.12km2的土地利用面积发生变化,占流域总面积的59%。土地利用的类型主要是由未利用地向耕地和林地以及林地向耕地的转化,流域综合土地利用变化动态度达2.95%。土地利用空间格局的基本构型由以大斑块为主体,散布型斑块镶嵌其中转变为以中等斑块为主体,散布型斑块镶嵌其中的构型;区域土地利用的斑块数由1014个增加到1889个,平均斑块面积由1.02km2/个减少到0.55km2/个;流域土地利用空间格局指数中多样性指数增长4.14%,均匀度指数增长4.14%,破碎度指数增长84.6%,优势度指数降低1.6%;未利用地、林地的分离度分别增加114.58%和69.64%,而耕地的分离度减少45.86%;流域耕地、建设用地重心向东北方向偏移,而未利用地、林地重心向南东、南西方向偏移。引入社会、经济数据分析,人口增长、经济发展是流域耕地增加进而导致系列土地利用变化的主要人文驱动力,而生态环境保护等宏观政策是流域林地变化的主要驱动力。     

华北平原典型农田土壤微生物生物量碳氮磷库的县域分布特征 ——以河北省曲周县为例

土壤微生物生物量是土壤中的活性养分库,直接参与土壤碳氮磷硫等元素的形态转化与生物地球化学循环过程,是反映土壤肥力与质量的重要生物指标.基于网格法采样,运用地统计学方法分析华北平原典型农田土壤微生物生物量碳氮磷库的空间分布特征及影响因子.结果表明:河北省曲周县域农田耕层(0～30 cm)土壤微生物生物量库在空间上呈斑块状...     

基于三维曲面的山地土壤有机碳储量估算研究——以庐山地区为例

当前区域土壤有机碳(SOC)储量多是基于土壤平面面积进行估算的,其估算结果的误差需要量化评价,尤其在地形复杂区域。本文选择庐山为研究区,基于七个坡度等级样区的二维平面面积及DEM提取的三维曲面面积,得到曲面和平面面积比率(A3D/A2D)与坡度间的量化关系;将庐山地区按高程及其主导土壤类型分为四个区域,结合土壤调查采样数据估算了各区域和整个庐山地区在三维曲面面积和二维平面面积上的土壤有机碳密度(SOCD)和储量,并对比分析了两种面积估算庐山SOC储量结果的差异。结果表明,随着坡度增加,曲面面积与平面面积差异呈指数式增加;从庐山4个高程区域看,坡度最大区域的A3D/A2D值最大,其SOC储量差值比例最高,达到12.13%,坡度最小区域的A3D/A2D值最小,其SOC储量差值比例最小,为6.78%。整个研究区平均坡度为19.55°,其A3D/A2D值为1.10,SOC储量差值比例为9.70%。以上研究表明,地形起伏较大的山地区域,其土层的平面面积与曲面面积有较大差距,对区域土壤碳储量估算有重要影响,计算该地区土壤碳储量时,应充分考虑这种影响,以降低区域碳储量估算的误差。